(57)【要約】【課題】この発明は基板を処理しているときに微粒子が落下して基板を汚染することがないようにした振動発生装置を提供することにある。【解決手段】石英によって形成された発振体３２に振動子３４を設け、この振動子に高周波電圧を印加することで前記発振体を超音波振動させる振動発生装置において、  前記発振体の表面はマイクロクラックを除去する平坦化処理が施されている。【選択図】図４
2005046713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英によって形成された発振体に振動子を設け、この振動子に高周波電圧を印加することで前記発振体を超音波振動させる振動発生装置において、
前記発振体の表面はマイクロクラックを除去する平坦化処理が施されていることを特徴とする振動発生装置。
【請求項２】
前記平坦化処理は、前記発振体の表面を火炎で加熱処理することを特徴とする請求項１記載の振動発生装置。
【請求項３】
前記平坦化処理は、前記発振体の表面をエッチング液でエッチング処理することを特徴とする請求項１記載の振動発生装置。
【請求項４】
前記発振体には、前記処理液が供給される供給路がこの発振体の下端面に開口して形成され、前記供給路の内面はエッチング液によって平坦化処理されていることを特徴とする請求項１記載の振動発生装置。
【請求項５】
基板を処理する処理液に超音波振動を与える発振体を有する振動発生装置の製法において、
石英を加工して所定形状の前記発振体を形成する工程と、
前記発振体の表面のマイクロクラックを除去する平坦化処理を行なう工程と
を具備したことを特徴とする振動発振装置の製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は基板を処理する処理液に超音波振動を与えるための振動発生装置及びその製法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置などの製造過程には、半導体ウエハやガラス基板などの基板に回路パタ−ンを形成するリソグラフィープロセスがある。このリソグラフィープロセスは、周知のように前記基板にレジストを塗布し、このレジストに回路パターンが形成されたマスクを介して光を照射し、ついでレジストの光が照射されない部分（あるいは光が照射された部分）を除去し、除去された部分をエッチングするなどの一連の工程を複数回繰り返すことで、前記基板に回路パターンを形成するものである。
【０００３】
前記一連の各工程において、前記基板が汚染されていると回路パターンを精密に形成することができなくなり、不良品の発生原因となる。したがって、それぞれの工程で回路パターンを形成する際には、レジストや塵埃などの微粒子が残留しない清浄な状態に前記基板を処理液によって処理するということが行われている。
【０００４】
前記基板を処理液によって処理する装置としてはスピン処理装置が知られている。スピン処理装置はカップ体を有する。このカップ体内には回転テーブルが設けられ、この回転テーブルには前記基板が着脱可能に保持される。
【０００５】
前記回転テーブルの上方にはノズル体が設けられている。そして、前記回転テーブルを回転させながらノズル体から基板に向けて処理液を供給することで、この基板を処理するということが行われる。
【０００６】
ノズル体から基板に処理液を単に供給するだけでは、基板に付着した汚れを十分に除去することができないことがある。そこで、基板に供給される処理液に超音波振動を与え、洗浄効果を高めるということが行われている。
【０００７】
従来、処理液に超音波振動を与えるためにはノズル体が用いられている。つまり、ノズル体内に振動板を設ける。この振動板には振動子が設けられ、この振動子に高周波電圧を印加することで、振動板を超音波振動させることができるようにしている。
【０００８】
それによって、前記ノズル体内に処理液を供給すると、その処理液は振動板から超音波振動が与えられて先端のノズル孔から噴射するから、基板のノズル孔に対向する部位を超音波洗浄することができるようになっている。
【０００９】
ノズル体を用いて処理液に超音波振動を与える場合、高温度の処理液が用いられると、振動子が温度上昇して損傷することがある。そのため、振動板に代わり、耐薬品性を有する素材である、石英によってたとえば直方体状の発振体を形成する。この発振体の上端面に振動子を取付け、外周面には冷却体を取付ける。
【００１０】
そして、発振体の下端面を基板の板面にわずかな間隔で対向させ、その間隔に処理液を供給しながら発振体を振動子によって超音波振動させることで、処理液に超音波振動を与え、その処理液で基板を処理するようにしている。それによって、前記振動子が温度上昇するのを防止するようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
石英の素材から発振体を所定の形状に加工するには、通常、その素材を切削加工して直方体状に形成したのち、表面を研磨加工するということが行なわれている。しかしながら、石英の素材を切削加工した後、研磨加工しただけでは、微視的にはその表面に微細なクラック（マイクロクラック）が残留するということがある。そして、そのマイクロクラックには切削加工や研磨加工のときに生じた微粒子が入り込む。そのため、発振体を用いて基板の処理を行なっているときに、表面、とくに基板に対向する下端面のマイクロクラックから微粒子が脱落して基板に付着し、基板の汚染の原因になるということがあった。
【００１２】
この発明は、石英から発振体を形成するときに、その表面のマイクロクラックを除去することができるようにした振動発生装置及びその製法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、石英によって形成された発振体に振動子を設け、この振動子に高周波電圧を印加することで前記発振体を超音波振動させる振動発生装置において、
前記発振体の表面はマイクロクラックを除去する平坦化処理が施されていることを特徴とする振動発生装置にある。
【００１４】
前記平坦化処理は、前記発振体の表面を火炎で加熱処理することが好ましい。
【００１５】
前記平坦化処理は、前記発振体の表面をエッチング液でエッチング処理することが好ましい。
【００１６】
前記発振体には、前記処理液が供給される供給路がこの発振体の下端面に開口して形成され、前記供給路の内面はエッチング液によって平坦化処理することが好ましい。
【００１７】
この発明は、基板を処理する処理液に超音波振動を与える発振体を有する振動発生装置の製法において、
石英を加工して所定形状の前記発振体を形成する工程と、
前記発振体の表面のマイクロクラックを除去する平坦化処理を行なう工程と
を具備したことを特徴とする振動発振装置の製法にある。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、発振体の表面を平坦化処理することで、マイクロクラックが除去される。そのため、基板の処理時に発振体から微粒子が脱落して基板を汚染するのが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１はこの発明の一実施の形態に係るスピン処理装置を示す。このスピン処理装置はカップ体１を備えている。このカップ体１の底部には複数の排出管２が周方向に所定間隔で接続されている。各排出管２は図示しない排気ポンプに連通している。
【００２１】
前記カップ体１内には回転テーブル３が設けられている。この回転テーブル３は基部３ａと、この基部３ａに一端を連結した４本のアーム３ｂ（２本のみ図示）とを有する。各アーム３ｂの先端部にはそれぞれ支持部４が設けられている。各支持部４は支持ピン５及び支持ピン５よりもアーム３ｂの先端側に設けられた一対の係合ピン６（１本のみ図示）からなる。係合ピン６は支持ピン５よりも背が高く設定されている。
【００２２】
前記回転テーブル３には液晶表示装置を形成するガラス製の基板Ｗが供給される。回転テーブル３に供給された基板Ｗは周辺部の角部下面が前記支持ピン５によって支持され、角部の一対の側面が前記係合ピン６によって係合保持されるようになっている。
【００２３】
前記回転テーブル３は制御モータ１１によって回転駆動される。この制御モータ１１は筒状の固定子１２内に同じく筒状の回転子１３が回転可能に挿入されてなり、この回転子１３に前記回転テーブル３の基部３ａが動力伝達部材１３ａを介して連結されている。
【００２４】
前記制御モータ１１は制御装置１４によって回転が制御される。それによって、前記回転テーブル３は前記制御装置１４によって所定の回転数で回転させることができる。
【００２５】
前記回転子１３内には中空状の固定軸１５が挿通されている。この固定軸１５の上端には前記回転テーブル３の上面側に位置するノズルヘッド１６が設けられている。つまり、ノズルヘッド１６は回転テーブル３と一緒に回転しない状態になっている。このノズルヘッド１６には処理液を噴射する複数の第１のノズル１７及び気体を噴射する第２のノズル１８が設けられている。
【００２６】
それによって、前記各ノズル１７，１８から回転テーブル３に保持された基板Ｗの下面の中央部分に向けて処理液や気体を選択的に噴射することができるようになっている。つまり、基板Ｗは下面を洗浄及び乾燥処理することができるようになっている。
【００２７】
前記カップ体１の側方にはアーム体２２が設けられている。このアーム体２２の基端部は中空状の軸体２３の上端に連結されている。この軸体２３の下端は回転モータ２４に連結されている。回転モータ２４は軸体２３を所定の角度で回転駆動する。それによって、前記アーム体２２は回転テーブル２の径方向に沿って揺動駆動可能となっている。
【００２８】
前記回転モータ２４は図示しないリニアガイドによって上下方向に沿って移動可能な可動板２５に取付けられている。この可動板２５は上下駆動シリンダ２６によって上下方向に駆動される。
【００２９】
前記アーム体２２の先端には前記回転テーブル３に保持された基板Ｗに向けて処理液を供給するための振動発生装置３１が設けられている。この振動発生装置３１は図２と図３に示すように石英などの材料によって直方体状に形成された発振体３２を有する。この発振体３２の下端面には、断面山形状の複数のガイド溝３３が長手方向全長にわたり、しかも幅方向に並列に形成されている。前記ガイド溝３３を形成する斜面３３ａの角度は７〜１０度に設定されている。
【００３０】
前記発振体３２の上面には、幅方向に離間した帯状の２つの振動子３４が長手方向に沿って接着固定されている。この振動子３４には図示しない超音波発振装置から高周波電圧が印加される。それによって、振動子３４とともに前記発振体３２が超音波振動する。
【００３１】
前記斜面３３ａの角度を７〜１０度に設定すると、発振体３２の上面の振動子３４の超音波振動が発振体３２の下面へ伝播したときに、その下面の斜面３３ａで全反射せずに透過する。
【００３２】
前記発振体３２の長手方向一端部には上端面に一端を開口させて複数、この実施の形態では第１乃至第３の３つの分岐路３５ａ〜３５ｃが形成されている。各分岐路３５ａ〜３５ｃの他端は前記発振体３２の高さ方向中途部に形成された合流部３６で集合している。この合流部３６には１本の集合路３７の一端が連通している。この集合路３７は発振体３２の長手方向一端部から他端部に向かって傾斜しており、先端は前記発振体３２の長手方向一端部の下端面に幅方向ほぼ全長にわたって形成された拡散溝３８に連通している。前記分岐路３５ａ〜３５ｃ、合流部３６及び集合路３７は、処理液を発振体３２の下端面に供給する供給路を形成している。
【００３３】
前記発振体３２の一端部上面には接続ブロック３９が下端面を液密に接合させて設けられている。この接続ブロック３９には３つの連通路３９ａ〜３９ｃが形成されている。各連通路３９ａ〜３９ｃの一端はそれぞれ前記第１乃至第３の分岐路３５ａ〜３５ｃの一端に連通している。
【００３４】
前記各連通路３９ａ〜３９ｃの他端にはそれぞれ処理液を供給する第１乃至第３の供給管４１〜４３が接続されている。この実施の形態では、第１の供給管４１には硫酸が供給され、第２の供給管４２には過酸化水素水が供給され、第３の供給管４３には純水が供給される。
【００３５】
前記発振体３２の外周面の高さ方向中途部には鍔４４が全周にわたって形成されている。発振体３２の側面の前記鍔４４よりも上方の部分には冷却手段としての冷却体４５が設けられている。この冷却体４５には冷却水等の冷却媒体を流す流路４６が形成されている。流路４６に冷却媒体を流すことで、発振体３２を介してその上面に設けられた振動子３４が冷却されるようになっている。なお、冷却体４５は発振体３２の側面でなく上面に設けてもよく、少なくともどちらか一方に設けるようにすればよい。
【００３６】
前記発振体３２の前記鍔４４よりも上部は内カバー４７によって覆われている。この内カバー４７は両端部を前記鍔４４の下面に図示しないパッキングを介して液密に重合させた外カバー４９によって覆われている。それによって、基板Ｗの処理時に、基板Ｗに供給された硫酸や過酸化水素水などの処理液がカップ体１内で飛散しても、その処理液及び雰囲気が振動子３４などに付着するのを防止できるようになっている。
【００３７】
前記発振体３２は石英の素材を切削加工して上述した形状にしたのち、その表面全体を研磨加工して仕上げる。ついで、発振体３２は表面全体のうちの、少なくとも下端面がマイクロクラックを除去するために平坦化処理される。平坦化処理としては、発振体３２の表面をバーナなどからの火炎によって加熱する方法や、フッ酸などのエッチング液でエッチング処理する方法などがある。
【００３８】
すなわち、研磨加工されて平坦化処理されていない発振体３２の表面を微視的に見ると、図４（ａ）に示すようにマイクロクラック５１が形成されており、そのマイクロクラック５１には切削加工や研磨加工のときに生じた微粒子５２が入り込んでいる。
【００３９】
図４（ｂ）は発振体３２の表面を火炎によって平坦化処理した状態を拡大して示しており、図４（ｃ）は発振体３２の表面をエッチングによって平坦化処理した状態を拡大して示している。
【００４０】
火炎によって平坦化処理すると、発振体３２の表面が焼かれるため、マイクロクラック５１及び微粒子５２が除去されて平坦面となる。エッチングによって平坦化処理すると、火炎によって平坦化処理した場合に比べて平面度は劣るものの、滑らかな表面となってマイクロクラック５１及びマイクロクラック５１に入り込んだ微粒子５２が除去されることにある。
【００４１】
発振体３２の平坦化処理は供給路を形成する分岐路３５ａ〜３５ｃ、合流部３６及び集合路３７に対しても行なわれる。供給路を平坦化処理する場合、火炎によって行なうことは困難であるため、エッチングによって行なわれる。すなわち、供給路にエッチング液を封入することで、その内面のエッチングを行なう。たとえば濃度４９％のフッ酸を供給路に２時間封入することで、供給路の内面を約４０μｍエッチングすることができる。
【００４２】
同様に、発振体３２の表面を濃度４９％のフッ酸に２時間漬ければ、その表面を約４０μｍエッチングすることができる。発振体３２の表面の平坦化処理は、上述したように下端面だけであってもよいし、表面全体であってもよく、或いは下端面を含む下端部を行なうようにしてもよく、要は少なくとも下端面が平坦化処理されれば、基板Ｗの処理中に発振体３２から基板Ｗに微粒子５２が転移するのを防止できる。
【００４３】
つぎに、前記構成のスピン処理装置によってたとえば基板Ｗに設けられたレジストを剥離したり、有機性の汚れを除去する場合について説明する。レジストの剥離や有機性の汚れを除去する場合には、硫酸と過酸化水素水とを混合した処理液（略してＳＰＭ液と呼ばれている）が用いられる。
【００４４】
まず、冷却体４５の流路４６に冷却媒体を流すとともに、アーム体２２を下方向に駆動し、この発振体３２の下面を回転テーブル３に保持された基板Ｗの上面の中央部分にわずかな間隔、たとえば０．５〜２．０ｍｍの間隔で対向させる。
【００４５】
つぎに、振動子３４に高周波電圧を印加し、発振体３２を超音波振動させるとともに、発振体３２の第１の分岐管３５ａには第１の供給管４１から硫酸を供給し、第２の分岐管３５ｂには第２の供給管４２から過酸化水素水を供給する。それと同時に、アーム体２２を揺動させ、振動発生装置３１を基板Ｗの回転中心部と径方向外方端との間で往復動させる。
【００４６】
第１の分岐管３５ａに供給された硫酸と、第２の分岐管３５ｂに供給された過酸化水素水とは合流部３６で混合し、ＳＰＭ液となって集合路３７を通り、発振体３２の下面の拡散溝３８で発振体３２の幅方向ほぼ全長にわたって拡散して発振体３２の下面と基板Ｗの上面との間隙に流出する。
【００４７】
発振体３２の下面と基板Ｗの上面との間隙に流出したＳＰＭ液は、前記集合路３７が発振体３２の長手方向一端から他端に向かって傾斜しているため、図２に矢印Ａで示すようにその傾斜方向に沿って発振体３２の拡散溝３８から下面に流出し、その拡散溝３８からガイド溝３３にガイドされて基板Ｗの上面を流れる。
【００４８】
ガイド溝３３を流れるＳＰＭ液は発振体３２から超音波振動が付与される。そのため、基板Ｗの上面は超音波振動が付与されたＳＰＭ液によって洗浄処理されることになる。基板Ｗの上面を洗浄処理したＳＰＭ液はガイド溝３３に沿って所定方向に円滑に流れ、基板Ｗの上面から流出するから、ＳＰＭ液によって除去された基板Ｗの汚れは、このＳＰＭ液とともに基板Ｗの上面から円滑かつ迅速に除去される。
【００４９】
このようにして基板ＷをＳＰＭ液によって処理したならば、発振体３２には純水だけが供給される。それによって、基板Ｗの板面は純水によってリンス処理される。  
発振体３２の表面及び供給路としての分岐路３５ａ〜３５ｃ、合流部３６及び集合路３７はマイクロクラックを除去する平坦化処理が施されている。そのため、ＳＰＭ液や純水による基板Ｗの処理中に発振体３２から微粒子が落下して基板Ｗに付着するということがないから、基板Ｗの処理を、発振体３２からの微粒子の落下によって基板Ｗの汚染を招くことなく確実に行うことができる。
【００５０】
処理液として上述したＳＰＭ液を用いる場合、硫酸と過酸化水素水とが混合することで反応熱を発生する。そのため、ＳＰＭ液を振動子３４の冷却用として利用することができない。つまり、処理液がＳＰＭ液の場合、その処理液を振動子３４の冷却水として利用していた従来のノズル体では振動子３４を冷却することが不可能となる。
【００５１】
しかしながら、発振体３２に冷却体４５を設け、この冷却体４５の流路に冷却水を流すようにしているから、反応熱を発生する処理液を供給する場合であっても、振動子３４を確実に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の振動発生装置が用いられるスピン処理装置の概略的構成図。
【図２】振動発生装置の一部断面した側面図。
【図３】振動発生装置の縦断面図。
【図４】発振体の表面をマイクロクラックを除去する平坦化処理する前と処理した後の状態を示す説明図。
【符号の説明】
【００５３】
３２…発振体、３４…振動子、３５〜３５ｃ…分岐路（供給路）、３６…合流部（供給路）、３７…集合路（供給路）。
【図１】
2005046713.tif 000003
【図２】
2005046713.tif 000004
【図３】
2005046713.tif 000005
【図４】
2005046713.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月21日(2004.6.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2005046713.tif 000007
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2005046713.tif 000008